选择透过性聚乳酸薄膜的制备及其对腌制果蔬的气调保鲜效果

于震宇，马艳萍

(1.阿克苏职业技术学院，新疆 阿克苏 843100；2.西北农林科技大学 林学院，陕西 咸阳 712100)

人们对腌制果蔬的要求已由原来的数量和价格逐渐转变为对质量和种类的追求，因地域性差异及运输距离的增加，对腌制果蔬进行包装贮藏的过程中易出现腌制果蔬腐烂，因此一种能够有效抑制腌制果蔬腐烂变质的包装方法是现代腌制果蔬发展的关键措施[1-3]。传统的气调保鲜通过人工充气的方式进行腌制果蔬保鲜，能够有效地抑制微生物生长代谢，但随着包装贮存时间的推移，包装袋内的气体含量发生变化，无法有效抑制后期微生物生长[4]。聚乳酸薄膜具有较好的气体选择透过性，能够有效地进行腌制果蔬类包装袋内气体调节，实现腌制果蔬的气调保鲜效果，延缓腌制果蔬变质，提高腌制果蔬的保质期[5]。

1 腌制果蔬气调保鲜

气调保鲜是通过将腌制果蔬包装内的气体环境进行调节，使气体环境的含氧量低于大气环境含氧量，二氧化碳浓度高于大气环境二氧化碳浓度。包装内的气体环境仅满足腌制果蔬的正常代谢需求，充分保存腌制果蔬的营养物质，延长质保期。

根据气调类型的不同，腌制果蔬的气调包装可分为主动气调保鲜和被动气调保鲜。主动气调保鲜是指通过人工干涉的方式，对包装内的气体环境进行调节，抑制腌制果蔬的代谢，延长腌制果蔬细胞的衰老期[6-8]。被动气调保鲜是一种自发进行包装内气体环境调节的方式，无需对气体环境进行人为干涉，其关键技术是包装薄膜的气体选择透过性，该类型薄膜能够使包装内氧气含量随着时间的推移逐渐降低，使二氧化碳浓度随着时间的推移逐渐升高。

2 聚乳酸特性分析

聚乳酸具有良好的可降解性和吸附性，是乳酸在一定条件下脱水缩合的产物，在常温条件下，聚乳酸是白色粉状物，熔点为175 ℃。聚乳酸是乳酸单体的重复缩合，乳酸单体通常分为左旋性乳酸、右旋性乳酸和外旋性乳酸3种结构[9]。聚左旋性乳酸具有较高的脆性，抗冲击性能差。聚乳酸的强度和热稳定性与其分子量有直接关系，分子量大，强度和热稳定性高。聚乳酸具有较强的可降解性，最终降解产物为水和二氧化碳，对环境产生污染。聚乳酸合成降解循环示意图见图1。

图1 聚乳酸合成降解循环示意图Fig.1 The schematic diagram of polylactic acid synthesis and degradation cycle

3 聚乳酸薄膜的制备及性能测试

在进行聚乳酸薄膜制备时，需充分考虑薄膜材料的气体选择透过性。通过添加不同分子来提高聚乳酸薄膜对二氧化碳的透过率，同时改善二氧化碳和氧气的选择透过性。聚乳酸薄膜制备过程中所需原材料包含L-丙交酯、聚乙二醇、辛酸亚锡、乙酸乙酯、无水乙醇、氯仿。

制备过程中，称取0.9 g的L-丙交酯，并溶解于60 mL氯仿溶液中，倒入封边玻璃板，玻璃板水平度保证在0.01 mm。将盛有溶液的封边玻璃板置入通风设备中进行干燥，干燥后撕下薄膜，并在室温真空条件下放置1个月。

薄膜制备完成后，采用压差透气仪对聚乳酸薄膜的氧气和二氧化碳透过量进行检测。利用透湿仪对聚乳酸薄膜的水蒸气透过率进行检测。利用顶空气体分析仪对聚乳酸薄膜的二氧化碳和氧气透过比进行测试。聚乳酸薄膜氧气透过量检测数据曲线见图2中a，聚乳酸薄膜二氧化碳透过量检测数据曲线见图2中b，聚乳酸薄膜水蒸气透过量曲线见图2中c，聚乳酸薄膜的二氧化碳和氧气透过比变化曲线见图2中d。

图2 聚乳酸薄膜对氧气、二氧化碳以及水蒸气透过特性Fig.2 The permeability of polylactic acid film to oxygen, carbon dioxide and water vapor

由图2可知，在同一温度条件下，单位面积聚乳酸薄膜的氧气透过量和二氧化碳透过量随着时间的推移逐渐降低，温度越高，氧气和二氧化碳的透过量越高。在同一温度条件下，单位面积聚乳酸薄膜的水蒸气透过量随着时间的推移逐渐降低，随着水蒸气的透过量升高，聚乳酸薄膜亲水分子含水率逐渐上升，温度越高，水蒸气的透过量越高。在同一温度条件下，单位面积聚乳酸薄膜的二氧化碳透过量与氧气透过量的比值逐渐上升，温度越高，透过量比值的上升速率越小。

4 聚乳酸薄膜对腌制果蔬保鲜效果

聚乳酸薄膜的选择透过性用在腌制果蔬包装中，可达到气调保鲜的效果，延缓腌制果蔬的变质时间，在贮存过程中，包装袋内的二氧化碳和氧气含量直接决定聚乳酸薄膜对腌制果蔬的保鲜效果。腌制果蔬包装袋内二氧化碳和氧气含量变化曲线见图3。

图3 包装袋内二氧化碳和氧气含量变化曲线Fig.3 The change curves of carbon dioxide and oxygen content in packaging bag

由图3可知，在聚乳酸薄膜制成的腌制果蔬包装袋内，氧气含量逐渐降低，二氧化碳含量逐渐上升。在初始阶段，氧气含量约为21%，二氧化碳含量约为2%，在第5 天时，二氧化碳含量与氧气含量基本相等。

聚乳酸薄膜对腌制果蔬的气调保鲜效果，可通过对腌制果蔬贮存过程中的感官品质、脆度、色差以及菌落总数等几个不同方面进行评定。本文根据现有的腌制果蔬感官评分标准，对贮存期内的腌制果蔬从质地、色泽、形态、口感以及香气等不同方面进行感官评分，腌制果蔬感官评分标准见表1。

表1 腌制果蔬感官评分标准Table 1 The sensory evaluation standard of pickled fruits and vegetables

在进行感官评价时，设置1组无包装的腌制果蔬作为对照组，另设置3组使用聚乳酸薄膜包装的腌制果蔬作为测试组，每隔1 d对4组腌制果蔬进行感官评分。腌制果蔬感官评分变化曲线见图4。

图4 腌制果蔬感官评分变化曲线Fig.4 The change curves of sensory evaluated scores of pickled fruits and vegetables

由图4可知，随着贮存时间的推移，无包装和有包装腌制果蔬的感官评分均出现下降，无包装腌制果蔬的感官评分下降趋势明显高于有包装腌制果蔬的感官的评分。无包装组腌制果蔬从贮存期开始阶段，感官评分迅速下降，到贮存第7天时，腌制果蔬出现软化，并带有异味腐臭等现象，感官评分不高于5分。使用聚乳酸薄膜包装的3组腌制果蔬保持相对较好的外观，在前10 d，3组包装好的腌制果蔬感官质量无明显变化。随着贮存时间的延长，腌制果蔬的感官评分快速下降，第20天时感官评分为7分，第30天时感官评分为5分。

为研究聚乳酸薄膜包装对腌制果蔬脆度的影响，本文对腌制果蔬质地进行剖面分析，使用平底圆柱探头对腌制果蔬进行受力测试，当腌制果蔬压缩变形量为70%时，所需要的压缩力可用来反映腌制果蔬的脆度，受力越大，腌制果蔬的脆度越高。在进行腌制果蔬脆度测试时，设置1组无包装的腌制果蔬作为对照组，另设置3组使用聚乳酸薄膜包装的腌制果蔬作为测试组，每隔1 d对4组腌制果蔬进行脆度检测。腌制果蔬脆度变化曲线见图5。

图5 腌制果蔬脆度变化曲线Fig.5 The change curves of crispness of pickled fruits and vegetables

由图5可知，随着贮存时间的延长，4组腌制果蔬的脆度均发生不同程度的下降。在开始贮存包装时，监测脆度值为14 N，在贮存第5天时，无包装腌制果蔬的脆度值下降至8 N，下降过程近似呈线性，第5～7 d，脆度值保持在6～7 N。其余3组使用聚乳酸薄膜包装腌制果蔬的脆度值缓慢下降，下降过程近似呈线性，在贮存第30天时，脆度值下降至11 N。在贮存过程中，由于水分的流失以及果胶物质的分解，腌制果蔬脆度的变化出现不同程度的下降，使用聚乳酸薄膜包装的腌制果蔬的脆度值变化过程相对迟缓。

腌制果蔬气调保鲜效果的另一项关键指标为腌制果蔬内的菌落总数，本文通过对1组无包装腌制果蔬及3组有包装腌制果蔬的菌落总数进行检测。腌制果蔬菌落总数变化曲线见图6。

图6 腌制果蔬菌落总数变化曲线Fig.6 The change curves of total bacterial count of pickled fruits and vegetables

由图6可知，在第7天时，无包装腌制果蔬发生腐烂，菌落总数达到104数量级，其他3组聚乳酸薄膜包装的腌制果蔬的菌落总数在前7 d先下降，随着时间的推移，菌落总数逐渐上升，且菌落总数增长近似于线性关系，在第30天时，菌落总数达到104数量级。

5 结论

聚乳酸薄膜对二氧化碳及氧气具有选择透过性，在相同的温度条件下，随着包装时间的推移，包装薄膜透过性逐渐降低。利用聚乳酸薄膜进行腌制果蔬包装时，腌制果蔬的感官质量评分及脆度值随着包装贮存时间的延长而逐渐降低，降低幅度明显低于无包装腌制果蔬。腌制果蔬的内部菌落总数均随着时间的推移而逐渐上升，且近似线性关系。利用聚乳酸薄膜进行包装的腌制果蔬的失重率及菌落总数增长速度明显低于无包装腌制果蔬。